摘要:受人類活動的影響,衡水湖濕地供水水源主要靠外流域調水。在調水過程中,受沿途河道污染物的影響、引黃河水高含沙量對水質的影響以及衡水湖濕地周邊工農業生產的影響,使得衡水湖濕地生態用水安全問題嚴峻。通過衡水湖濕地引水過程中對濕地水環境影響分析,包括供水水源分析、補水水質安全重要性分析、高含沙量對水質影響分析等,闡明衡水湖濕地供水安全中存在的問題,為恢復好保護衡水湖濕地提供科學依據。
關鍵詞:人類活動影響;濕地生態用水;用水安全;衡水湖
The Wetland Ecological Water Safety Analysis of the Hengshui Lake
Based on the Influence of Human Activities
YIN Xin-ming,ZHANG Jia-xing
(Hengshui Bureau for Hydrology and Water Resources Suwey of HebEi,Hengshui053000,China)
Abstract: Under the influence of human activities,the water supply source of the Hengshui lake wetland mainly relies on water from other river basin.During the process of water transfer,the contaminants of rivers along the watercourse,high sediment concentration of The Yellow River and the surrounding agriculture and industry of the Hengshui lake wetland lead to a severe wetland ecological water safety problem.Through analysis of the impact on the water environmental of the Hengshui lake wetland during the process of water transfer,including analysis of the water supply source,analysis of the importance of the supplemental water quality,analysis of the impact of the high sediment concentration on the water quality and so on,this article expounds the existing problems of the Hengshui lake wetland water safety supply and provides the scientific basis for the Hengshui lake wetland protection and restoration.
Key words: influence of human activities;Wetland ecological water;Water safety;Hengshui Lake
衡水湖來水主要有流域自產徑流量、過境洪瀝水、跨流域引水組成。地表水資源的過度開發和利用導致進入下游平原河道的徑流量明顯減少,過境洪瀝明顯減少。在地表水嚴重不足情況下,不足部分只有依靠超采地下水來補足,地下水嚴重超采導致地下水位迅速下降,土壤非飽和帶增厚,降水更多地補充土壤水消耗,使地表產水能力下降。以上因素疊加造成自產水量更少,致使該濕地水源主要依靠外流域調水[1]。
1 濕地水安全意義
濕地生態系統的穩定性很大程度上取決于其水源的穩定性。水文條件能直接改變濕地的物理化學性質,進而影響到物種組成和豐度、第一性生產力、有機物質的積累和營養循環。水導致獨特的植物組成,但限制或增加物種的豐度。靜水濕地或連續深水濕地的生產力都很低。通常有高能量的水流,或有脈沖性水周期的濕地生產力最高[2]。
在積水覆蓋的條件下,其基質長期處于還原狀態,限制了微生物的數量和活性,較高的生物量得不到充分的分解,有機物質便以泥炭的形式積累儲存起來。土壤-水界面的交互作用,使濕地土壤以還原性質為主的同時,在其表層有一薄氧化層,承擔著濕地物質的化學轉化和營養循環,構成濕地生態過程的重要一環。可見,濕地生態系統的一切生態過程都是以固定的水文為基礎的,正是由于其系統結構對水文條件的依賴性,濕地生態系統才如此脆弱,以致于一旦失去水,其系統面貌便會發生根本性的轉變。
不同類型的濕地的脆弱性有所差異,高水能濕地中由于有機質積累很少,只要其水源被截斷,其生態系統類型就迅速轉變;如果水源恢復,系統就會基本恢復到原來的狀態。如吉林省西部向海附近的蘆葦濕地,在干旱年份沒有水源的情況下,形成大片的堿蓬群落,而在豐水年份,地面被積水覆蓋后,蘆葦群落便得以迅速恢復。而低水能的濕地,由于具有保水性能的泥炭層的存在,可以對氣候的干濕變化在系統內部進行調節,其生態敏感性則相對較低;除此之外,泥炭沼澤對閾限內的排水亦有較強的恢復能力。
脆弱生態環境是在自然因素的基礎上疊加了人類不合理開發利用而形成的。自然因素是其脆弱性形成的基質,人類活動則是起加速或減速等動力作用。不同地域由于自然條件的差異,脆弱生態環境的表現特征不同。因此,在進行生態環境脆弱性評價時應遵循地域性、主導性、科學性和可操作性的原則。影響濕地脆弱性的因子很多,就衡水湖而言,濕地的脆弱性主要表現在水源供給保障脆弱性、水質污染脆弱性和人類活動綜合影響干擾脆弱性。
2 半干旱地區退化濕地生態補水的原則
濕地生態補水是指恢復濕地自然水文情勢的過程。根據濕地退化特征和影響因素,確定了濕地恢復原則[3]。
恢復濕地自然過程原則:自然濕地是生物與環境長期協調發展而形成的具有自我調節、相對穩定的自然綜合體,當生態系統達到動態平衡的穩定狀態時,能夠自我調節和維持自身的正常功能,并能在很大程度上克服和消除外來的干擾,保護自身的穩定性。
可操作性原則:在全面了解濕地生態系統的基底上,找出濕地退化原因與可恢復性,以及需要采取的措施。
優先性原則:針對濕地退化的主要原因以及濕地保護的主要目標,必須要從當前最緊迫的任務出發,優先保護珍稀、瀕危動物及其棲息地,逐步恢復濕地功能。
最小風險原則和最大效益原則:在考慮成本同時,必須考慮恢復措施對濕地負面影響最小和恢復效益最大化。
生物配置多樣性原則:環境條件的多樣性決定了生物配置的多樣性,具有生物多樣性的生態系統才是穩定的生態系統。
3 衡水湖供水水源分析
衡水市是河北省人均水資源最少的地區之一。全市人均148 m3,低于全省人均386 m3的水平,僅為全國人均水平的5.5%。衡水市平均用水量1 600 m3/hm2,均遠低于全省和全國平均水平。由此可見,衡水市水資源已達相當匱乏的程度。由于缺水,工業及居民用水全部要依靠深層地下水。據資料分析,每年深層地下水允許開采量2.43億 m3,而實際全市每年開采量都在8.20億 m3以上,年超采量在6億m3左右。深層地下水埋深大幅下降,2003年漏斗中心埋深100.02 m(冀州市劉豐備、7月11日),漏斗面積(0 m等水位線)為8 442 km2,同時還引發了一系列的環境地質問題[4]。
? 衡水湖水源主要有當地匯水、崗南黃壁莊水庫來水、岳城水庫來水、引黃河水衛運河水等。當地匯水主要有滏東排河2 500 km2流域的澇水,滏陽河14 420 km2流域的來水和利用衛?D千引水工程引蓄衛運河水(見表1)。崗南、黃壁莊水庫來水主要是利用兩水庫在每年汛前騰庫下泄水,經石津渠、軍齊干渠引水到滏陽河,再由冀碼渠從冀州南關閘入衡水湖。岳城水庫來水,通過衛運河到衛?D千渠,經王口閘入衡水湖[5]。
水主要通過降水量多少、降水穩定性、蒸發與降水關系對利用的影響、徑流變率及地下水礦化度等影響脆弱生態環境的形成[6]。影響衡水湖濕地的水分條件是年降水量和河流徑流量,由于上游水利工程的攔截和水資源開發程度高,衡水湖上游來水保證率很低。
衡水市地處嚴重干旱缺水的華北平原中心地帶,多年平均降雨量518.9 mm,水面蒸發量卻高達1 300 mm,由于地表水資源的嚴重缺乏,衡水市的工農業用水和生活用水主要靠開采深層地下水,并因超采形成了以衡水市為中心的地下漏斗區。水資源短缺已是衡水湖面臨的巨大威脅。目前,衡水湖水源主要來自于黃河水和上游各大水庫的汛期棄水[7-9]。
由于集水區降水年際變異大,衡水湖蓄水量也有很大的年際變動,見表3。目前設計蓄水位21 m,最大蓄水能力為1.88億 m3,其中東湖蓄水面積42.50 km2、可蓄水1.23億 m3;西湖蓄水面積32.50 km2、可蓄水0.65億 m3。1994年-2008年實際累計蓄黃河水6.27億 m3,年均0.52億 m3。
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